JP4899933B2 - Mounting method of camera for substrate recognition in electronic component mounting apparatus - Google Patents
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本発明は、電子部品を基板に実装する電子部品搭載装置において基板認識用のカメラを取り付ける基板認識用のカメラの取付方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate recognition camera mounting method for mounting a substrate recognition camera in an electronic component mounting apparatus for mounting electronic components on a substrate.
電子部品を基板に移送搭載して実装する電子部品搭載装置は、基板の位置を認識するための基板認識用のカメラを備えており、基板認識用のカメラは電子部品を移送搭載する搭載ヘッドと一体的に移動するように構成される場合が多い。基板の位置認識には部品実装位置精度の高度化に伴って高精度の位置検出が要求されるため、カメラを搭載ヘッドに取り付ける際には、光学系の位置合わせのための調整作業が必要とされる(例えば特許文献1参照)。この特許文献例においては、カメラ取付時に加工精度の良い原点基板を認識することによりカメラの取付誤差を求め、実際の基板認識においてこの取付誤差分を補正するようにしている。
上述のカメラ取付時の調整作業は、高精度の光学系を対象とする複雑で精密な作業であるため、従来より経験の豊富な熟練作業者によってのみ行われていた。また、基板認識用のカメラは必ずしも固定的に用いられるものではなく、対象となる基板の品種が切り換えられると、撮像対象に応じて視野サイズや分解能などが異なる他のカメラと交換する必要が生じる場合がある。そしてカメラが交換された場合には、その都度前述の調整作業が再度実行されるため熟練作業者への作業負荷が高く、簡便な方法でカメラの取付を可能とする方策が求められていた。 Since the above-described adjustment work when the camera is mounted is a complicated and precise work for a high-precision optical system, it has been performed only by skilled workers who have abundant experience. In addition, the substrate recognition camera is not necessarily used in a fixed manner. When the type of the target substrate is switched, it is necessary to replace it with another camera having a different field of view size or resolution depending on the imaging target. There is a case. When the camera is replaced, the above-described adjustment operation is performed again each time, so that the work load on the skilled worker is high, and there is a demand for a method that enables the camera to be attached in a simple manner.
そこで本発明は、基板認識用のカメラを簡便な方法で取り付けることができる電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for mounting a camera for board recognition in an electronic component mounting apparatus that can mount a camera for board recognition by a simple method.
本発明の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法は、部品供給部から搭載ヘッドによって電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品搭載装置において、前記搭載ヘッドと一体的に移動して前記基板の認識を行う基板認識用のカメラを前記電子部品搭載装置に取り付ける電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法であって、前記カメラは前記調整作業後になお残留する前記光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部を備え、前記カメラを取り付けるために前記搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部に設けられた前記カメラを取り付ける際の位置合わせ基準となる位置決めピンを前記カメラ取付部と同じ配置構成とした調整治具に前記カメラを仮取付するカメラ仮取付工程と、仮取付された前記カメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う調整工程と、前記調整治具から取り外された前記カメラ調整作業後のカメラを電子部品搭載装置の前記カメラ取付部に前記位置合わせ基準で取り付けるカメラ取付工程とを含み、前記調整工程において前記偏差を前記記憶部に記憶させる。 The mounting method of the camera for board recognition in the electronic component mounting apparatus according to the present invention is such that the electronic component mounting apparatus in which the electronic component is taken out from the component supply unit by the mounting head and transferred to the substrate is moved integrally with the mounting head. A board recognition camera mounting method in an electronic component mounting apparatus for mounting a board recognition camera for recognizing the board on the electronic component mounting apparatus, wherein the camera still remains after the adjustment operation. position and the positional deviation amount of the rotational position of the optical coordinate system comprises a storage unit for storing as the camera-specific deviation, provided on the camera mounting portion provided in association with said mounting head for mounting said camera It said positioning pins to be aligned reference when mounting the camera to the adjusting jig which is the same arrangement as the camera mounting portion A camera temporary mounting step for temporarily mounting a camera, an adjustment step for performing camera adjustment work including adjustment of a focal position of the temporarily mounted camera and a rotation direction position of an optical coordinate system, and the above-mentioned removed from the adjustment jig look including a camera mounting step of mounting the camera adjustment work after the camera at said alignment reference on the camera mounting portion of the electronic component mounting apparatus, and stores the deviation in the adjustment process in the storage unit.
本発明によれば、搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部にカメラを取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具にカメラを仮取付して、予めカメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を実行しておき、調整後のカメラを電子部品搭載装置のカメラ取付部に同一の取付位置合わせ基準で取り付けることにより、基板認識用のカメラを簡便な方法で取り付けることができる。 According to the present invention, the camera is temporarily attached to an adjustment jig provided with an alignment means capable of reproducing the alignment reference when the camera is attached to the camera attachment portion provided in association with the mounting head, and the camera is preliminarily attached. By performing camera adjustment work including adjustment of the focal position and rotation direction position of the optical coordinate system, and mounting the adjusted camera to the camera mounting portion of the electronic component mounting device with the same mounting alignment reference, A camera for recognition can be attached by a simple method.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における搭載ヘッドの側面図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの構造説明図、図5、図6は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットのカメラ調整作業の説明図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの調整治具への位置合わせ基準の説明図、図9,図10,図11は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図、図12は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの搭載ヘッドへの位置合わせ基準の説明図、図13は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラユニットの取付方法の工程説明図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an electronic circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a side view of a mounting head in the component mounting apparatus, FIG. 4 is an explanatory view of the structure of a camera unit for substrate recognition in the electronic component mounting apparatus of one embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 7 is an explanatory view of the alignment reference to the mounting head of the camera unit for board recognition in the electronic component mounting apparatus of FIG. 7, and FIG. 7 is a camera adjustment operation of the camera unit for board recognition in the electronic component mounting apparatus of one embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory view of the alignment reference to the adjustment jig of the camera unit for substrate recognition in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIGS. 9, 10 and 11 are the present invention. Electronic part of one embodiment FIG. 12 is an explanatory diagram of the alignment reference to the mounting head of the camera unit for board recognition in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 13 is a process explanatory diagram of a method for attaching a camera unit for board recognition in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
まず図1、図2、図3を参照して、電子部品を基板に実装する電子部品実装ラインにおいて使用される電子部品実装用装置としての電子部品搭載装置の構造を説明する。図1において、基台1上にはX方向に搬送路2が配設されている。搬送路2は電子部品が実装される基板3を搬送し、搬送路2上に設定された実装位置において基板3を位置決めする。搬送路2の両側には部品供給部4が設けられており、部品供給部4には複数のテープフィーダ5が装着されている。
First, the structure of an electronic component mounting apparatus as an electronic component mounting apparatus used in an electronic component mounting line for mounting electronic components on a substrate will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a
基台1のX方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたY軸移動テーブル7がY方向に水平に配設されている。Y軸移動テーブル7は水平方向に細長形状で設けられたビーム部材7aを主体としており、ビーム部材7aにはリニアレール8が水平方向に配設されている。リニアレール8にはリニアブロック9がY方向にスライド自在に嵌着しており、リニアブロック9は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット10を介してリニア駆動機構(図3に示す固定子11および可動子12参照)を備えたX軸移動テーブル13と結合されている。
A Y-axis moving table 7 provided with a linear drive mechanism is disposed horizontally in the Y direction at one end of the
X軸移動テーブル13はX方向に細長形状で設けられたビーム部材13aを主体としており、ビーム部材13aにはリニアレール14が水平方向に配設されている。図3に示すように、リニアレール14にはリニアブロック15がX方向にスライド自在に嵌着しており、リニアレール14は垂直姿勢で配設された矩形状の結合ブラケット16を介して搭載ヘッド17と結合されている。結合ブラケット16にはリニア駆動機構を構成する可動子12が結合されており、可動子12は対向した固定子11に対してスライド移動する。
The X-axis moving table 13 is mainly composed of a beam member 13a provided in an elongated shape in the X direction, and
搭載ヘッド17は複数の単位搭載ヘッド18を備えた多連型ヘッドであり、それぞれの単位搭載ヘッド18の下端部に設けられたノズル装着部18bには電子部品を吸着して保持する吸着ノズル18aが装着されている。吸着ノズル18aは、単位搭載ヘッド18に内蔵されたノズル昇降機構によって昇降する。Y軸移動テーブル7、X軸移動テーブル13を駆動することにより搭載ヘッド17はX方向、Y方向に移動し、これにより各単位搭載ヘッド18は部品供給部4のテープフィーダ5から電子部品を取り出して、搬送路2に位置決めされた基板3に移送搭載する。
The
部品供給部4と搬送路2との間には部品認識装置6が配設されており、部品供給部4から電子部品を取り出した搭載ヘッド17が部品認識装置結合ブラケット16の上方を移動する際に部品認識装置6は搭載ヘッド17に保持された状態の電子部品を撮像して認識する。電子部品を基板3に実装する際には、この認識結果に基づいて部品搭載時の位置補正
が行われる。図2に示すように、搭載ヘッド17には一体に移動する基板認識用のカメラユニット20が、X軸テーブル13の下方に位置して結合ブラケット16を介して取り付けられている。
A
図3に示すように、カメラユニット20は撮像光軸aを下向きにした姿勢で結合ブラケット16に設けられたカメラ取付部19に取り付けられており、搭載ヘッド17とともに基板3の上方に移動して、基板3に設けられた認識マーク3aを撮像する。なお本願の請求項1,2における「カメラ」は、カメラユニット20を意味している。
As shown in FIG. 3, the
図4を参照してカメラユニット20の構成を説明する。図4に示すように、カメラユニット20は、受光素子23aを内蔵した受光部23を、レンズ24a、24bおよびプリズム24cを備えた光学ユニット24と結合してカメラ25とし、カメラ25の下面側に同軸照明ユニット26を結合し、さらに同軸照明ユニット26の下面に平面照明ユニット30を装着した構成となっている。受光部23は撮像光軸aを水平にした姿勢で光学ユニット24と結合され、撮像対象物側にあるレンズ24bを介して下方から垂直上方へ入射した撮像光は、プリズム24cによって水平方向に屈折した後にレンズ24aを介して受光素子23aに入光し、所定の焦点位置にある撮像対象物の画像を受光素子23aに結像させる。これにより受光素子23aは画像信号を出力する。
The configuration of the
同軸照明ユニット26は、複数のLED28を備えた同軸照明光源部27および同軸照明光源部27からの照明光を下方に反射するハーフミラー26aを備えており、反射された照明光は基板3に対して直角方向から入射して、撮像対象物を撮像光軸aの同軸方向から照明する。平面照明ユニット30は、下面側に光源部32が配置された平板状の照明基板31を備えており、カメラ25による撮像対象となる基板3に対して特定の照射角で照明光を照射する。
The
受光部23aは撮像用のコントローラである撮像処理部33と接続されており、撮像処理部33は受光素子23aから出力される画像信号を受信して撮像対象物の画像を生成する。撮像処理部33はメモリ33aを備えており、受光素子23aにおける光学座標系の位置ずれ量など、当該カメラユニット20に固有の偏差をオフセットデータとして記憶することができるようになっている。
The light receiving unit 23a is connected to an
次に図5を参照して、カメラユニット20を取り付けるために搭載ヘッド17に付随して設けられたカメラ取付部19の構成について説明する。図5に示すように、カメラ取付部19は、搭載ヘッド17が結合される結合ブラケット16の下部に設けられており、結合ブラケット16の下端面16aに下方に突出して設けられた位置決めピン16b、結合ブラケット16の背面16c(搭載ヘッド17の取付面の反対側の面)に設けられた位置決めピン16dおよびボルト孔16eより構成される。なお、カメラ取付部19を設ける部位は、搭載ヘッド17と一体的に移動する部分であれば結合ブラケット16以外でもよく、例えば搭載ヘッド17本体に直接カメラユニット20を取付けるためのカメラ取付部を設ける構成であってもよい。
Next, with reference to FIG. 5, the configuration of the
カメラユニット20のカメラ取付部19への取り付けに際しては、光学系ユニット24のY側面24d、X側面24eをそれぞれ背面16c、位置決めピン16dに当接させ、さらに同軸照明ユニット26の上面26bを位置決めピン16bに当接させる。次いで、固定用のボルト21を光学系ユニット24に設けられた貫通孔24fを挿通させてボルト孔16eに螺合締結することにより、カメラユニット20はカメラ取付部19に予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。すなわち光学系ユニット24のY側面24d、X側面24e、同軸照明ユニット2結合ブラケット16の上面26bは、カメラユニット20をカメラ取付部19に取り付ける際のX,Y,Z方向の位置基準面となってい
る。
When the
次に図6を参照して、カメラ取付部19にカメラユニット20を取り付ける際の位置合わせ基準について説明する。図6に示すように、Y側面24d、X側面24e、上面26bをそれぞれ背面16c、位置決めピン16b、16dに当接させた状態では、撮像光軸aの位置は、X方向には位置決めピン16dの端面からX基準寸法L1、Y方向には結合ブラケット16の背面16cからY基準寸法W1の位置にある。また上面26b(すなわち光学系ユニット24の下面24g)は、撮像対象物である基板3の認識マーク3aから高さ基準寸法T1の位置にある。高さ基準寸法T1は、撮像対象物のカメラ25による撮像における焦点位置が合うための規定寸法である。
Next, with reference to FIG. 6, the alignment reference | standard at the time of attaching the
そして電子部品搭載装置の製造過程においては、X基準寸法L1,Y基準寸法W1、高さ基準寸法T1が正確に確保されるよう各部の寸法精度が管理される。すなわちカメラユニット20の製造過程においてY側面24d、X側面24e、下面24gのそれぞれの基準位置からの寸法精度が管理され、また結合ブラケット16におけるカメラ取付部19の各要素の位置精度が管理される。
In the manufacturing process of the electronic component mounting apparatus, the dimensional accuracy of each part is managed so that the X reference dimension L1, the Y reference dimension W1, and the height reference dimension T1 are accurately ensured. That is, in the manufacturing process of the
次に図7を参照して、カメラユニット20を電子部品搭載装置に取り付ける際に必要とされるカメラ調整作業について説明する。図7(a)において、34はカメラユニット20が取付られた状態における受光素子23aの光学座標系を示しており、35は電子部品搭載装置の機械座標系(XY直交座標系)を示している。カメラユニット20が基板認識用の撮像手段として正しく機能するためには、まず撮像対象平面(認識マーク3aの上面)を撮像した撮像光が正しく受光素子23aの受光面に結像されて、認識精度に応じて必要とされる高解像度の画像が取得できるよう、光学系ユニット24の焦点位置を正しく合わせる必要がある。これとともに、光学座標系34の画像における位置情報が機械座標系35における実際の位置関係と正しく整合している必要がある。
Next, with reference to FIG. 7, a camera adjustment operation required when the
このカメラ調整作業においては、カメラユニット20の焦点位置を撮像対象平面に正しく合わせる焦点位置の調整と、機械座標系35と光学座標系34との相対関係を規定の位置関係に設定する座標位置調整が必要とされる。焦点位置の調整はカメラユニット20に備えられたピント合わせ機構によってレンズ24aを撮像光軸aに沿って微動させながら、光学系ユニット24によって結像された画像の合焦度を目視確認することにより行われる。
In this camera adjustment operation, adjustment of the focal position for correctly aligning the focal position of the
座標位置の調整は、カメラユニット20の取付に際し撮像光軸aの位置を予め定められた位置合わせ基準に合致させることによって行われる。すなわち、図7(b)に示すように、光学座標系34の原点である撮像光軸aが、機械座標系35において対応すべき位置(ここではこの位置をXY直交座標系の原点Oとして示している。)に正しく一致するようにし、さらに光学座標系34の回転方向位置の調整、すなわち光学座標系の直交座標方向が機械座標系35のXY直交座標方向と一致するようにする。
Adjustment of the coordinate position is performed by matching the position of the imaging optical axis a with a predetermined alignment reference when the
この調整の方法として、まず撮像光軸aの位置あわせは、前述のように、カメラユニット20におけるY基準寸法W1、X基準寸法L1が、結合ブラケット16のカメラ取付部19におけるY基準寸法W1、X基準寸法L1に正しく一致するように、寸法精度を管理することにより行われる。そして回転方向位置の調整は、図4に示すカメラユニット20の構成において、受光部23の撮像光軸a廻りの回転位置を、光学系ユニット24に対して相対的に微調整することによって行われる。すなわち本実施の形態においては、カメラ調整作業はカメラユニット20の焦点位置および光学座標系34の回転方向位置の調整を含む形態となっている。
As a method of this adjustment, first, as described above, the alignment of the imaging optical axis a is performed by using the Y reference dimension W1 and X reference dimension L1 in the
このカメラ調整作業は、従来はカメラユニット20を電子部品搭載装置に取り付ける際や取り付けた後に行われていた。すなわち、カメラユニット20の取付時もしくは取り付け後にカメラ調整用に作成された基板や治具などを実際に撮像して、焦点位置調整や座標位置調整などの作業を行っていた。このカメラ調整作業は熟練を要する複雑な作業であり、特にカメラの不具合や対象品種切替などによって交換を必要とする場合にはその都度カメラ調整作業を反復して行う必要があり、作業者にとっての作業負荷は高いものであった。
This camera adjustment operation has been conventionally performed when or after the
これに対し本実施の形態に示すカメラ取付方法においては、以下に示すように、カメラ調整作業専用の調整治具40(図8参照)を用意して、電子部品搭載装置への取り付けに先立って必要なカメラ調整作業を実行して、取付後に必要とされる複雑な調整作業を極力省くようにしている。すなわち電子部品搭載装置に設けられたカメラ取付部19にカメラユニット20を取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具40を用いて、取付再現性が確保されるようにした上で、上述のカメラ調整作業を作業性のよいオフライン状態で行う。
On the other hand, in the camera mounting method shown in the present embodiment, as shown below, an adjustment jig 40 (see FIG. 8) dedicated to camera adjustment work is prepared and prior to mounting on the electronic component mounting apparatus. Necessary camera adjustment work is executed to eliminate as much as possible the complicated adjustment work required after installation. That is, mounting reproducibility is ensured by using the
図8は、調整治具40の構造および調整治具40におけるカメラユニット20の位置合わせ基準を示している。図8に示すように、調整治具40は略コ字断面を有するフレーム状の治具であり、基部41、側部42、上部43およびX位置決め部44を備えた構造となっており、カメラユニット20は上部43に仮取付される。作業台などに載置される基部41の一方側の端部には側部42が立設されており、側部42の上部は上部43と結合されている。上部43の一方側の端部からは、X位置決め部44がY方向に延出して設けられている。
FIG. 8 shows the structure of the
基部41の上面41aには、X方向およびY方向の位置計測目盛りが設けられた位置ずれ検出用のスケール部材45(図10参照)が装着されている。スケール部材45には撮像光軸aを一致させる位置基準としての標点Pが設けられており、カメラ調整作業においてスケール部材45の画像を受光素子23aに結像させることにより、光学座標系34における撮像光軸aのX方向、Y方向の位置ずれ量を目視によって計測することができるようになっている。
A scale member 45 (see FIG. 10) for detecting displacement is provided on the upper surface 41a of the base 41. The scale member 45 (see FIG. 10) is provided with position measurement graduations in the X and Y directions. The
上部43の下面のZ位置決め面43bは、カメラユニット20をZ方向に位置決めするための基準面であり、カメラユニット20を調整治具40に仮取付する際に、同軸照明ユニット26の上面26bをZ位置決め面43bに当接させることにより、スケール部材45の上面と光学系ユニット24の下面24gとの間の寸法が図6に示す規定の高さ基準寸法T1に一致するように寸法設定されている。
The Z positioning surface 43b on the lower surface of the
上部43の前面は、カメラユニット20をY方向に位置決めするためのY位置決め面43aとなっており、カメラユニット20を調整治具40に仮取付する際にY側面24dをY位置決め面43aに当接させることにより、カメラユニット20がY方向に位置決めされる。またX位置決め部44の側面は、カメラユニット20のX方向の位置を決めるためのX位置決め面44aとなっており、カメラユニット20を調整治具40に仮取付する際にX側面24eをX位置決め面44aに当接させることにより、カメラユニット20がX方向に位置決めされる。
The front surface of the
そして上面41aにおけるスケール部材45の標点PのX方向,Y方向の位置は、X位置決め面44aからのX方向の水平寸法が図6に示すX基準寸法L1となり、Y位置決め面43aからのY方向の位置が図6に示すY基準寸法W1とななるように設定されている。したがって、カメラユニット20を調整治具40に装着した状態では、カメラユニット20は図6に示す位置合わせ基準が再現される。すなわち、調整治具40に設けられたY
位置決め面43a、Z位置決め面43bおよびX位置決め面44aは、カメラユニット20を調整治具40に仮取付する際の位置合わせ手段となっており、この位置合わせ手段は図6に示すカメラ取付部19における位置合わせ基準を再現可能なものとなっている。
The position of the
The positioning surface 43a, the Z positioning surface 43b, and the X positioning surface 44a serve as alignment means for temporarily attaching the
カメラユニット20を調整治具40に仮取付する際には、同軸照明ユニット26の上面26bをZ位置決め面43aに当接させ、光学系ユニット24のY側面24eをY位置決め面43aに当接させ、さらにX側面24eをX位置決め面44aに当接させた状態で、取付ボルト21を上部43に設けられたボルト孔43b(図9(b)参照)に螺合させて固定締結する。これにより、カメラユニット20は、図6に示す場合における撮像対象の認識マーク3aをスケール部材45に置き換えて位置合わせ基準を再現した形態で調整治具40に仮取付される。
When the
次に、基板認識用のカメラの取付方法について、図9,図10,図11を参照して説明する。この基板認識用のカメラの取付方法は、電子部品搭載装置において、搭載ヘッド17と一体的に移動して基板3の認識を行う基板認識用のカメラユニット20を取り付けるものである。
Next, a method for attaching the camera for board recognition will be described with reference to FIGS. This board recognition camera mounting method is to mount a board
まず、カメラ取付部19の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を有する調整治具40に、カメラユニット20を仮取付する(カメラ仮取付工程)。ここではカメラユニット20の仮取付は、2段階に分けて行われる。まず図9(a)に示すように、カメラユニット20の構成部分のうち、受光部23を他の部分、すなわち光学系ユニット24、同軸照明ユニット26および平板照明ユニット30を予め組み付けた組立体から分離した状態で準備する。
First, the
次いで図9(b)に示すように、光学系ユニット24、同軸照明ユニット26、および平面照明ユニット30を予め組み付けた組立体を調整治具40に仮取付する。このとき、同軸照明ユニット26の上面26bをZ位置決め面43bに、光学系ユニット24のY側面24dをY位置決め面43aに、さらにX側面24eをX位置決め面44aに当接させた状態で、取付ボルト21によって光学系ユニット24を上部43に締結固定する。
Next, as shown in FIG. 9B, an assembly in which the
次に図9(c)に示すように、受光部23を光学系ユニット24と結合する。これにより、スケール部材45と撮像光軸aとの相対位置関係を図8に示す位置合わせ基準に合致させた状態で、カメラユニット20は調整治具40に仮取付される。すなわち、カメラユニット20のZ方向の位置が、調整用の標点Pが設けられたスケール部材45の上面からの高さ基準寸法T1によって規定される。また撮像光軸aのY位置決め面43aからのY方向の位置が基準寸法W1によって規定される。さらに、撮像光軸aX位置決め面44aからのX方向の位置が基準寸法L1によって規定される。すなわち、カメラ取付部19におけるカメラユニット20の位置合わせ基準が、調整治具40において再現される。
Next, as shown in FIG. 9C, the
そしてこの状態で、仮取付されたカメラユニット20の焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う(調整工程)。ここではまず焦点位置の調整を行う。すなわちカメラユニット20に備えられたピント合わせ機構によって光学系ユニット24の焦点位置を調整して、スケール部材45の標点に光学系ユニット24の焦点位置を正しく合わせた後、焦点位置を固定するための処理を行う。
In this state, camera adjustment work including adjustment of the focal position of the temporarily attached
次いで座標位置の調整を行う。カメラ25によってスケール部材45を撮像することにより、図10(a)に示すように、光学座標系34とスケール部材45都の位置ずれ状態を示す画像が取得され、撮像光軸aとスケール部材45に設けられた標点Pとの位置ずれ量(Δx、Δy)および光学座標系34の回転位置ずれ量(傾き)Δθが目視観察により計測される。
Next, the coordinate position is adjusted. By imaging the
ここで、カメラユニット20におけるY基準寸法(撮像光軸aからY側面24dまでの寸法)、X基準寸法(撮像光軸aからX側面24eまでの寸法)が、結合ブラケット16のカメラ取付部19におけるY基準寸法W1、X基準寸法L1に正しく一致するように、寸法精度の管理が正確に行われている場合には計測される位置ずれ量(Δx、Δy)は小さく、特に調整作業は必要とされない。すなわちカメラユニット20をカメラ取付部19に取り付けることのみで、光学座標系34の原点は機械座標系35において対応すべき点に許容誤差範囲内で位置合わせされる。そしてこの場合には、回転位置ずれ量(傾き)のみを対象として、Δθが極力ゼロに近づくよう調整作業を行う。
Here, the Y reference dimension (dimension from the imaging optical axis a to the
またカメラユニット20の部品の加工誤差や組み立て誤差など何らかの要因によって、許容誤差範囲を超える位置ずれが検出された場合において、位置ずれ誤差がそれほど大きくない場合には調整用のシムプレートを貼着するなどの機械的な誤差調整処置を行う。また位置ずれ誤差が大きくて誤差調整が不可能の場合には不良品として排除する。この調整工程においては、図10(a)に示す光学座標系34と機械座標系35との相対的な位置関係を、図10(b)に示す状態に修正する。すなわち、図10(a)に示す撮像光軸aの位置ずれ量(Δx、Δy)および光学座標系34の回転位置ずれ量(傾き)Δθを、図10(b)に示すように極力小さい位置ずれ量(Δxr、Δyr)および回転位置ずれ量Δθrに減少させる。これらの位置ずれ量は、誤差調整の調整能の限界に起因して不可避的に残留する位置ずれ量である。
In addition, when a misalignment exceeding the allowable error range is detected due to a processing error or assembly error of parts of the
そしてこの調整作業後に残留する位置ずれ量Δxr、Δyrおよびθrを、当該カメラ固有の偏差として撮像処理部33のメモリ33aに書き込んで記憶させる。もちろん計測された位置ずれ量が許容誤差範囲内にある場合には、図10(a)に示す位置ずれ量をそのまま当該カメラ固有の偏差として記憶する。すなわち、メモリ33aは、調整作業後になお残留する光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を、当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部となっており、本実施の形態に示すカメラ取付方法においては、前述の調整工程において取得された上記偏差を、この記憶部に記憶させるようにしている。
Then, the positional deviation amounts Δxr, Δyr, and θr remaining after the adjustment work are written and stored in the memory 33a of the
調整工程が終了したならば、カメラユニット20は調整治具40から取り外される。そして調整治具40から取り外された調整作業後のカメラユニット20は、図11(a)に示すように電子部品搭載装置に運ばれ、図11(b)に示すように、カメラ取付部19に図6に示す位置合わせ基準で取り付けられる(カメラ取付工程)。すなわち、光学系ユニット24のY側面24d、X側面24eをそれぞれ結合ブラケット16の背面16c、位置決めピン16dに当接させ、さらに同軸照明ユニット26の上面26bを位置決めピン16bに当接させる。次いで、固定用のボルト21を光学系ユニット24に設けられた貫通孔24fを挿通させてボルト孔16eに螺合締結することにより、カメラユニット20はカメラ取付部19に予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。
When the adjustment process is completed, the
そしてカメラユニット20の取付後において、必要とされる認識精度上の要請からより高精度の撮像が求められる場合には、専用の基板などを対象として実際に撮像を行い、このカメラユニット20に固有の位置ずれ量を示すオフセットデータとして求めるキャリブレーションを実行する。このキャリブレーションに際しては、カメラユニット20のメモリ33aから当該カメラ固有の偏差を示すデータを読み出すことにより、より高精度のキャリブレーションを行うことができる。
After the
すなわち、キャリブレーションの結果として設定されるオフセットデータを、当該カメラ固有の偏差に起因する誤差成分と、対象となる装置においてカメラユニット20を取り付けるカメラ取付部19との関連で生じる取付誤差成分とに分けて登録することが可能と
なる。したがって、1つのカメラユニット20を対象としてキャリブレーションを行って当該装置固有の取付誤差成分を求めておけば、その他のカメラユニット20については新たにキャリブレーションを実行することなく、当該装置固有の取付誤差成分とそのカメラユニット20に固有の偏差に起因する誤差成分とを組み合わせることにより、正しいオフセットデータを取得することが可能となる。
That is, the offset data set as a result of the calibration is converted into an error component due to the camera-specific deviation and an attachment error component generated in relation to the
上記説明したように本発明は、搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部にカメラを取り付ける際の位置合わせ基準を再現可能な位置合わせ手段を備えた調整治具にカメラを仮取付して、予めカメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を実行しておき、調整後のカメラを電子部品搭載装置のカメラ取付部に同一の取付位置合わせ基準で取り付けるようにしたものである。 As described above, according to the present invention, the camera is temporarily attached to an adjustment jig having an alignment means capable of reproducing the alignment reference when the camera is attached to the camera attachment portion provided with the mounting head. Execute camera adjustment work including adjustment of the focal position of the camera and the rotation direction position of the optical coordinate system in advance, and attach the adjusted camera to the camera mounting portion of the electronic component mounting apparatus with the same mounting alignment reference. It is a thing.
これにより、熟練を要するカメラ調整作業を、同一の機種の複数基を対象として調整治具を用いて連続して行うことができる。この調整治具による作業はオフラインで行えることから作業性が良く、高精度の複雑な作業を高効率で実行することが可能となっている。そして調整作業後のカメラを電子部品搭載装置に取り付ける作業は、単に予め設定された位置合わせ基準に従って位置合わせして固定する単純な作業のみであることから、熟練作業者の手を煩わせることなく基板認識用のカメラを簡便な方法で搭載ヘッドに取り付けることができる。 Thereby, the camera adjustment work which requires skill can be continuously performed by using the adjustment jig for plural units of the same model. Since the work using the adjusting jig can be performed off-line, workability is good, and high-precision complicated work can be executed with high efficiency. And the work of attaching the camera after the adjustment work to the electronic component mounting apparatus is simply a simple work of positioning and fixing according to a preset positioning standard, so that it does not bother the skilled worker. A substrate recognition camera can be attached to the mounting head by a simple method.
なお上記実施の形態においては、カメラユニット20を結合ブラケット16に直接固定するようにした構成のカメラ取付部19を採用しているが、図12に示すように、カメラユニット20と結合ブラケット16 との間に矩形板状のカメラ取付プレート46を介在させ、結合ブラケット16にカメラ取付プレート46をまず固定し、次いでカメラ取付プレート46にカメラユニット20を固定締結するようにした構成のカメラ取付部19Aを採用してもよい。
In the above embodiment, the
図12において、結合ブラケット16の背面16cは、カメラ取付プレート46を当接させて固定する取付面となっており、背面16cにはカメラ取付プレート46に設けられた貫通孔46dに対応する位置に、取付け用のボルト21Aが螺合するボルト孔16gが設けられている。さらに背面16cには、カメラユニット20のX方向の基準となる位置決めピン16fが植設されており、カメラ取付プレート46にはピン貫通孔46bが設けられている。
In FIG. 12, the back surface 16 c of the
カメラ取付プレート46をボルト21Aによって結合ブラケット16に取り付けた状態では、位置決めピン16fがピン貫通孔46bを貫通して背面46cに突出し、カメラユニット20をX方向に位置決めするための基準となる。そしてカメラ取付プレート46の背面46c、下端面46aがそれぞれカメラユニット20を位置決めする際のY方向、Z方向の位置決めの基準となる。
In a state in which the
カメラユニット20は図5に示すカメラユニット20と同様構成であり、ボルト締結用の貫通孔24fおよびX、Y、Z方向の位置基準面(光学系ユニット24のX側面24e、Y側面24d、同軸照明ユニット26の上面26b)が設定されている。カメラ取付プレート46には、貫通孔24fの位置に対応してボルト孔46eが設けられており、カメラユニット20をカメラ取付プレート46に結合する際には、光学系ユニット24のY側面24d、X側面24eをそれぞれカメラ取付プレート46の背面46c、位置決めピン16fに当接させ、さらに同軸照明ユニット26の上面26bをカメラ取付プレート46の下端面46aに当接させる。次いで、固定用のボルト21を貫通孔24fを挿通させてボルト孔46eに螺合締結することにより、カメラユニット20はカメラ取付部19Aに予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。
The
カメラ取付プレート46の結合ブラケット16 への取付に際しては、下端面46aの高さ位置と装置基準面との平行度を合わせる位置合わせ作業を行う。すなわち図13(a)に示すように、下端面46aと装置基準面47との間に位置合わせ治具(図示省略)をセットして、下端面46aの装置基準面47からの高さ寸法Hと装置基準面47に対する平行度を規定精度内に正しく合わせた状態でボルト21Aを締結する。このように、カメラユニット20を結合ブラケット16に取り付けるカメラ取付部19Aにおいて、カメラ取付プレート46を介在させる構成を採用することにより、カメラユニット20を正確な位置に合わせるための作業を、位置合わせ治具を用いて高精度で作業性よく行うことが可能となる。
When the
そしてこのようにしてカメラ取付プレート46が正しく結合ブラケット16に位置合わせされた状態のカメラ取付部19Aに、カメラユニット20を取り付ける。すなわち、図13(b)に示すように、光学系ユニット24のY側面24d、X側面24eをそれぞれカメラ取付プレート46の背面46c、位置決めピン16fに当接させ、さらに同軸照明ユニット26の上面26bをカメラ取付プレート46の下端面46aに当接させる。次いで、固定用のボルト21を貫通孔24fを挿通させてボルト孔46eに螺合締結することにより、カメラユニット20はカメラ取付部19Aに予め設定された位置合わせ基準に従って取り付けられる。
Then, the
本発明の電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法は、基板認識用のカメラを簡便な方法で搭載ヘッドに取り付けることができるという効果を有し、搭載ヘッドによって電子部品を基板に実装する分野において有用である。 The mounting method of the substrate recognition camera in the electronic component mounting apparatus of the present invention has the effect that the substrate recognition camera can be mounted on the mounting head by a simple method, and the electronic component is mounted on the substrate by the mounting head. It is useful in the field.
3 基板
4 部品供給部
7 Y軸移動テーブル
13 X軸移動テーブル
16 結合ブラケット
17 搭載ヘッド
19 カメラ取付部
20 カメラユニット
23 受光部
23a 受光素子
24 光学系ユニット
25 カメラ
34 光学座標系
35 機械座標系
40 調整治具
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記カメラは前記調整作業後になお残留する前記光軸位置および光学座標系の回転方向位置の位置ずれ量を当該カメラ固有の偏差として記憶する記憶部を備え、
前記カメラを取り付けるために前記搭載ヘッドに付随して設けられたカメラ取付部に設けられた前記カメラを取り付ける際の位置合わせ基準となる位置決めピンを前記カメラ取付部と同じ配置構成とした調整治具に前記カメラを仮取付するカメラ仮取付工程と、
仮取付された前記カメラの焦点位置および光学座標系の回転方向位置の調整を含むカメラ調整作業を行う調整工程と、
前記調整治具から取り外された前記カメラ調整作業後のカメラを電子部品搭載装置の前記カメラ取付部に前記位置合わせ基準で取り付けるカメラ取付工程とを含み、
前記調整工程において前記偏差を前記記憶部に記憶させることを特徴とする電子部品搭載装置における基板認識用のカメラの取付方法。 In an electronic component mounting apparatus that takes out an electronic component from a component supply unit by a mounting head and transfers and mounts the electronic component on a substrate, the electronic component mounting apparatus includes a substrate recognition camera that moves integrally with the mounting head and recognizes the substrate. A method of mounting a camera for board recognition in an electronic component mounting apparatus to be attached to
The camera includes a storage unit that stores the positional deviation amount of the optical axis position and the rotational direction position of the optical coordinate system still remaining after the adjustment work as a deviation inherent to the camera,
Adjustment jig positioning pins as the alignment reference when mounting the camera provided on the camera mounting portion provided in association with the mounting head to mount the camera to the same arrangement as the camera mounting portion A temporary camera mounting step for temporarily mounting the camera on
An adjustment step for performing camera adjustment work including adjustment of the focal position of the temporarily mounted camera and the rotational direction position of the optical coordinate system;
Look including a camera mounting step of mounting the adjusting jig from the removed after the camera adjustment camera the alignment reference on the camera mounting portion of the electronic component mounting apparatus,
The method of mounting a camera for board recognition in an electronic component mounting apparatus , wherein the deviation is stored in the storage unit in the adjustment step .
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